ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร ทำไมเสียงนภากัมปนาท จึงมักเกิดขึ้นภายหลังแสงแปลบปลาบ

ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร เหตุใดนภาจึงกัมปนาท

หลายครั้งที่ได้ยินคำถาม ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร เสียงเปรี้ยงปร้างดังสนั่น มีคำอธิบายอย่างไร

“ ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร ครับ ” หลานชายวัยกำลังหัดเจรจาของฉันไถ่ถามขึ้นมาระหว่างคืนฝนพรำและแสงแปลบปลาบวิ่งพล่านไปทั่วฟ้า ฉันนึกหาคำอธิบายอย่างง่ายที่สุดเพื่อให้เหมาะสมกับวัยของผู้ฟัง แต่ก็เป็นเรื่องยากเกินกว่าที่ตั้งใจไว้

ฟ้าแลบ ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า (Thunder) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอนภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆกับก้อนเมฆ หรือเกิดขึ้นระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน การเคลื่อนที่ขึ้นลงของกระแสอากาศ (updraft/downdraft) ภายในเมฆคิวมูโลนิมบัส ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าในแต่ละบริเวณของก้อนเมฆและพื้นดินด้านล่าง เมื่อความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างตำแหน่งทั้งสองที่มีค่าระดับหนึ่ง จะก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่ โดยมีประจุบวกอยู่ทางด้านบนของก้อนเมฆ ประจุลบอยู่ทางตอนล่างของก้อนเมฆ พื้นดินบางแห่งมีประจุบวก พื้นดินบางแห่งมีประจุลบ ซึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า

ทำความรู้จักกับ “เมฆ” แต่ละประเภท

การเกิดประจุไฟฟ้าในอากาศ

เมื่อท้องฟ้าเต็มไปด้วยก้อนเมฆอันเกิดจากการควบแน่นของละอองน้ำในอากาศ และกระแสลมพัดให้เคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้า โมเลกุลน้ำและโมเลกุลอากาศเกิดการเสียดสีกันขณะที่เมฆเคลื่อนตัวไปในอากาศ จึงเกิดประจุไฟฟ้าขึ้นในก้อนเมฆและทวีปริมาณมากขึ้น จนกระทั่งเกิดความต่างศักย์ระหว่างก้อนเมฆ ทำให้เกิดการถ่ายเทประจุระหว่างหรือภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆและพื้นดิน หลักการเกิดฟ้าแลบ ฟ้าผ่า และฟ้าร้อง อธิบายได้ดังนี้

ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร, ปรากฏารณ์ทางธรรมชาติ
การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าขณะที่เกิดฟ้าผ่า ฟ้าแลบ และฟ้าร้อง
ภาพประกอบ: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์

เมื่อประจุลบบริเวณฐานเมฆถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกที่อยู่ด้านบนของก้อนเมฆ ทำให้เกิดแสงสว่างในก้อนเมฆ หรือประจุไฟฟ้าลบบริเวณฐานเมฆก้อนหนึ่งถูกเหนี่ยวนำไปหาประจุบวกในเมฆอีกก้อนหนึ่ง จะมองเห็นสายฟ้าวิ่งข้ามระหว่างก้อนเมฆเรียกว่า “ฟ้าแลบ”

เมื่อประจุลบบริเวณฐานเมฆถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกที่อยู่บนพื้นดิน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าจากก้อนเมฆพุ่งลงสู่พื้นดินเรียกว่า “ฟ้าผ่า” ในทางกลับกัน ประจุลบที่อยู่บนพื้นดินถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกในก้อนเมฆ มองเห็นเป็นฟ้าแลบจากพื้นดินขึ้นสู่ท้องฟ้า

เมื่อเกิดฟ้าแลบหรือฟ้าผ่า การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าในอากาศทำให้อากาศในบริเวณนั้นมีอุณหภูมิสูงมากจนขยายตัวอย่างฉับพลัน ส่งผลให้เกิดช็อกเวฟ (Shock wave) ส่งเสียงดังออกมาเรียกว่า “ฟ้าร้อง”

ฟ้าแลบและฟ้าร้องเกิดขึ้นพร้อม ๆ กัน แต่เรามองเห็นฟ้าแลบก่อนได้ยินเสียงฟ้าร้อง เนื่องจากแสงมีความเร็วมากกว่าเสียง แสงมีอัตราเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ส่วนเสียงมีอัตราเร็วประมาณ 1/3 กิโลเมตรต่อวินาทีเท่านั้น ถ้าเราต้องการทราบว่า ฟ้าแลบหรือฟ้าผ่าเกิดขึ้นห่างห่างจากเราเท่าใด เราสามารถจับเวลาตั้งแต่เมื่อเราเห็นฟ้าแลบจนถึงได้ยินเสียงฟ้าร้องว่าเป็นระยะเวลากี่วินาที แล้วเอาจำนวนวินาทีคูณด้วย 1/3 ก็จะได้เป็นระยะทางกิโลเมตร เช่น ถ้าเราจับเวลาระหว่างฟ้าแลบกับฟ้าร้องได้ 3 วินาที เราจะทราบได้ว่า ฟ้าแลบอยู่ห่างจากเราประมาณ 1/3 x 3 เท่ากับ 1 กิโลเมตร (อ้างอิงจาก: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์)

ฟ้าผ่า, ฟ้าแลบ, ฟ้าร้อง, ฝนฟ้าคะนอง
ตึกสูงต่างๆ มักติดตั้งสายล่อฟ้าไว้เพื่อป้องกันความรุนแรงจากเหตุการณ์ฟ้าผ่า

ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ที่ทำอันตรายได้ถึงชีวิต มักเกิดขึ้นกับวัตถุที่อยู่เหนือระดับพื้นดิน ทั้งนี้ เนื่องจากกระไฟฟ้าต้องการทางลัดระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน มีความเชื่อที่ส่งต่อกันมาว่า เมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนองควรหลีกเลี่ยงการอยู่บนที่แจ้งและการมีสื่อนำไฟฟ้า เช่น สร้อยคอ แท่งโลหะ โทรศัพท์มือถือ แต่ในความเป็นจริงแล้ว โลหะที่สวมใส่อยู่บนร่างกายไม่ได้เป็นสาเหตุของการเกิดฟ้าผ่า พราะว่าการถูกฟ้าผ่า คือ การที่ร่างกายของเราได้ “แสดง” ประจุไฟฟ้าอย่างชัดเจนในพื้นที่นั้นๆ เช่น การไปยืนกลางทุ่งนา หรือยืนกลางลานโล่งแจ้ง

สำหรับการปลูกสร้างอาคารสูงควรติดตั้งสายล่อฟ้าไว้บนยอดอาคารและเดินสายกราวน์ไปยังพื้นดิน เพื่อเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าจากอากาศให้รีบผ่านลงสู่พื้นดิน โดยไม่สร้างความเสียหายให้แก่ตัวอาคาร

ในราตรีอันยาวนานของคืนฝนพรำ เด็กชายตัวน้อยหลับไปพร้อมกับเสียงน้ำฝนและแสงแวบวาบ ฉันไม่ได้เล่าถึงปรากฏการณ์ฟ้าผ่าอย่างที่อธิบายมาในข้างต้น แต่เปลี่ยนวิธีการเล่าให้เนื้อเรื่องการเกิดฟ้าผ่าให้เป็นนิทานก่อนนอน ซึ่งฉันหวังใจว่าหลานชายตัวน้อย คงเข้าใจในสิ่งที่เขาตั้งคำถาม


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ไอดินและกลิ่นฝนไอดินและกลิ่นฝน

เรื่องแนะนำ

หุ่นยนต์ที่ถูกควบคุมโดยแม่เหล็ก

หุ่นยนต์ที่ถูกควบคุมโดยแม่เหล็ก หุ่นยนต์ตัวนี้เกิดขึ้นจากเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ แต่ที่พิเศษก็คือมันถูกควบคุมโดยแรงดึงดูดของแม่เหล็ก ทีมนักวิจัยฝังอนุภาคของแม่เหล็กเอาไว้ในยางซิลิโคนของหุ่นยนต์ และเมื่อกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กแล้ว หุ่นยนต์ก็จะเคลื่อนที่ ลองชมภาพการทดลองได้จากวิดีโอนี้ เทคโนโลยีดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าจะนำมาพัฒนาเพื่อสร้างหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วที่ช่วยดูแลสุขภาพของมนุษย์ เช่นการนำยาไปยังจุดที่ต้องการรักษา หรือเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อเพื่อการวินิจฉัย เป็นต้น   อ่านเพิ่มเติม มนุษย์จะเป็นอย่างไรในอนาคต?

ค้นพบไดโนเสาร์คล้ายเป็ด

ผลการค้นพบไดโนเสาร์มีขนพันธุ์ใหม่อาจไม่น่าประหลาดใจเท่าไหร่ เพราะหน้าตาของเจ้าสัตว์ดึกดำบรรพ์ตัวนี้ช่างคุ้นตาเสียจริง ฟอสซิลดังกล่าวถูกพบในมองโกเลีย ไดโนเสาร์ตัวนี้มีชื่อว่า Halszkaraptor  และหน้าตาของมันช่างดูคล้ายกับเป็ดเอามากๆ พวกมันเป็นญาติกับ Velociraptor และเป็นหนึ่งในไดโนเสาร์ไม่กี่ชนิดที่หากินบนน้ำ เจ้าไดโนเสาร์ขนาดตัวประมาณไก่งวงนี้อาศัยอยู่บนโลกเมื่อราว 70 ล้านปีก่อน โดยซากฟอสซิลชิ้นนี้ถูกยึดคืนมาจากขบวนการลักลอบขนส่งสินค้าผิดกฎหมายในมองโกเลีย   อ่านเพิ่มเติม : อุกกาบาตทำลายล้างไดโนเสาร์ ตกลงในจุดสังหารพอดิบพอดี, ความรู้ประจำวัน : ไดโนเสาร์เต้นรำเหมือนนก

นาซาส่งยานสำรวจไปยังดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรก

เรื่อง  เรเชล แฮร์ติแกน เชีย 31 พฤษภาคม 2017: นาซ่าประสบความสำเร็จในภารกิจมากมาย ตั้งแต่ส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปเหยียบดวงจันทร์ จนถึงส่งยานสำรวจลำแรกออกไปยังอวกาศระหว่างดาว (interstellar space) แต่ยังไม่เคยส่งภารกิจไปยังดวงอาทิตย์ อุปสรรคน่ะหรือ ความร้อนราวไฟโลกันต์ของดาวประธานแห่งระบบสุริยะนั่นเอง พื้นผิวของดวงอาทิตย์มีความร้อนถึง 10,000 องศาฟาเรนไฮต์ (5,537 องศาเซลเซียส) ขณะที่คอโรนา (corona) หรือโครงสร้างชั้นนอกสุดที่ห่อหุ้มดวงอาทิตย์ อุณหภูมิอาจพุ่งสูงถึงราว 3,500,000 องศาฟาเรนไฮต์ หรือเกือบสองล้านองศาเซลเซียส “ความผกผันของอุณหภูมินี้เป็นปริศนาข้อใหญ่ที่ยังไม่มีใครอธิบายได้อย่างชัดเจน” เป็นคำกล่าวของ นิโคลา ฟ็อกซ์ นักวิทยาศาสตร์ของโครงการ Parker Solar Probe ซึ่งเป็นภารกิจของนาซ่าที่มุ่งหวังจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ได้ในที่สุด นาซ่าประกาศว่านับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ขององค์กรแห่งนี้ที่มีการตั้งชื่อยานสำรวจเพื่อเป็นเกียรติแก่บุคคลที่ยังมีชีวิตอยู่ โครงการซึ่งมีชื่อเดิมว่า Solar Probe Plus จึงได้รับการตั้งชื่อใหม่ว่า Parker Solar Probe เพื่อเป็นเกียรติแก่ ยูจีน ปาร์กเกอร์ (Eugene Parker) นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ผู้ค้นพบลมสุริยะหรือสุริยวาต (solar wind) ซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคที่พัดออกมาจากดวงอาทิตย์ เมื่อปี […]

แนะนำตัวคู่หูอีกดวงของโลก

  พบดวงจันทร์ดวงที่สองของโลก องค์การนาซาพบดาวเคราะห์น้อยที่ชื่อว่า Asteroid 2016 H03 โคจรรอบดวงอาทิตย์และเข้าใกล้โลกอยู่เนืองๆ และอาจดำเนินต่อไปเช่นนี้อีกหลายร้อยปีข้างหน้า ขณะที่ดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 โคจรรอบดวงอาทิตย์ ก็ดูเหมือนว่ามันโคจรรอบโลกด้วยเช่นกัน แต่อยู่ห่างไกลเกินไปที่จะนับเป็นดาวบริวารของโลกอย่างแท้จริง กระนั้น ดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ก็เรียกได้ว่าเป็นคู่หูของโลกที่อยู่มานานที่สุดในปัจจุบัน และเรียกได้ว่าเป็น “บริวารเสมือน” (quasi-satellite) “ดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 โคจรรอบโลกและไม่เคยออกห่างไปไหนระหว่างที่เราโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปด้วยกัน ดังนั้นเราจึงเรียกมันว่าเป็นบริวารเสมือนครับ” พอล โชดาส ผู้จัดการของ NASA’s Center for Near-Earth Object (NEO) Studies ที่ Jet Propulsion Laboratory ในเมืองแพซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย บอก “ดาวเคราะห์น้อยอีกดวงที่ชื่อ 2003 YN107 โคจรด้วยรูปแบบคล้ายคลึงกันอยู่ช่วงหนึ่งเมื่อสิบปีก่อน แต่แล้วก็หลุดออกจากวงโคจรของเราไป แต่ดาวเคราะห์น้อยดวงใหม่นี้อยู่ติดหนึบกับเรามากกว่าครับ การคำณวนของเราบ่งบอกว่า 2016 HO3 เป็นบริวารเสมือนของโลกที่มีความเสถียรมาเกือบร้อยปีแล้ว และน่าจะโคจรในฐานะคู่หูของโลกไปอีกหลายร้อยปีเลยละครับ” มีผู้สังเกตเห็นดาวเคราะห์น้อย 2016 H03 […]